KR102305651B1 - Apparatus and method for joining different materials - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 이종 소재 접합 장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 금속 판재와 플라스틱 판재를 접합하기 위한 이종 소재 접합 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a dissimilar material bonding apparatus and method, and more particularly, to a dissimilar material bonding apparatus and method for bonding a metal plate and a plastic sheet.
일반적으로 이종 소재, 특히 금속재와 플라스틱재 간의 접합은 각 소재 고유의 물리적 및 화학적 특성과 표면 상태가 상이하므로 그 접합이 용이하지 않다.In general, bonding between heterogeneous materials, particularly metal materials and plastic materials, is not easy because the physical and chemical properties and surface conditions of each material are different.
종래에는 전술한 문제를 해결하고자 금속 표면 개질 후 접착제를 이용하거나, 플라스틱재를 가열한 후 금속재 표면에 열압착하는 방식 등을 통해 금속재와 플라스틱재 간의 접합체를 형성하는 방법이 제안되었으나, 이러한 방법의 경우 접합 경계면에서의 부착 강도가 충분하지 못하여 접합체의 내구성이 열등한 문제점이 존재한다.Conventionally, in order to solve the above-mentioned problem, a method of forming a joint between a metal material and a plastic material by using an adhesive after metal surface modification or by thermocompression bonding to the surface of the metal material after heating the plastic material has been proposed. In this case, there is a problem in that the bonding strength at the bonding interface is not sufficient and the durability of the bonding body is inferior.
본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 제10-2011-0097611호(2011.08.31.)의 '플라스틱, 유리 및 금속에 금속 부분을 접합시키기 위한 신장된 열-가소성 수지 및 그 제조 방법'에 개시되어 있다.The background technology of the present invention is disclosed in 'Expanded thermoplastic resin for bonding metal parts to plastic, glass and metal and a method for manufacturing the same' of Korean Patent Application Laid-Open No. 10-2011-0097611 (2011.08.31.) has been
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로, 본 발명의 일 측면에 따른 목적은 금속 판재와 플라스틱 판재를 접합시키기 위한 이종 소재 접합 장치 및 방법을 제공하는 것이다.The present invention has been devised to solve the above problems, and an object according to an aspect of the present invention is to provide a dissimilar material bonding apparatus and method for bonding a metal plate and a plastic plate.
본 발명의 일 측면에 따른 이종 소재 접합 장치는 금속 판재로 펄스 레이저를 조사하는 레이저 모듈; 상기 금속 판재를 가열하는 가열 모듈; 상기 금속 판재 및 플라스틱 판재를 상호 압착하는 압착 모듈; 및 상기 레이저 모듈, 상기 가열 모듈 및 상기 압착 모듈과 연결된 프로세서;를 포함하고, 상기 프로세서는, 상기 금속 판재의 표면에 미세굴곡이 형성되도록 상기 레이저 모듈을 통해 상기 금속 판재의 일면에 펄스 레이저를 조사하고, 상기 가열 모듈을 통해 상기 금속 판재를 가열하고, 미세굴곡이 형성된 상기 금속 판재의 일면과 상기 플라스틱 판재가 접합하도록 상기 압착 모듈을 통해 상기 가열된 금속 판재와 상기 플라스틱 판재를 압착하는 것을 특징으로 한다.A dissimilar material bonding apparatus according to an aspect of the present invention includes: a laser module irradiating a pulse laser to a metal plate; a heating module for heating the metal plate; a compression module for mutually pressing the metal plate and the plastic plate; and a processor connected to the laser module, the heating module, and the compression module, wherein the processor irradiates a pulse laser to one surface of the metal plate through the laser module to form a fine curve on the surface of the metal plate and heating the metal plate through the heating module, and compressing the heated metal plate and the plastic plate through the compression module so that one surface of the metal plate on which the micro-bend is formed and the plastic plate are joined do.
본 발명에 있어 상기 플라스틱 판재는, 열 가소성 수지로 이루어지는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the plastic sheet material is characterized in that it consists of a thermoplastic resin.
본 발명에 있어 상기 압착 모듈은, 상기 금속 판재에 대향하도록 구비되는 제1 압착봉; 상기 플라스틱 판재에 대향하도록 구비되는 제2 압착봉; 및 상기 금속 판재 및 상기 플라스틱 판재가 상호 압착되도록 상기 제1 압착봉 및 상기 제2 압착봉 중 적어도 하나를 이동시키는 구동 장치;를 포함하는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the crimping module includes: a first crimping rod provided to face the metal plate; a second pressing rod provided to face the plastic plate; and a driving device for moving at least one of the first pressing rod and the second pressing rod so that the metal plate and the plastic plate are compressed with each other.
본 발명에 있어 상기 압착 모듈에 포함된 압착봉의 외주면에 구비되는 코일; 및 상기 코일에 전류를 공급하는 전원 장치;을 포함하는 것을 특징으로 한다.A coil provided on the outer peripheral surface of the compression rod included in the compression module in the present invention; and a power supply for supplying current to the coil.
본 발명에 있어 상기 가열하는 동작의 적어도 일부로서, 상기 프로세서는, 상기 가열 모듈을 통해 상기 금속 판재에 와전류를 발생시켜 상기 금속 판재를 유도 가열하는 것을 특징으로 한다.In the present invention, as at least part of the heating operation, the processor generates an eddy current in the metal plate through the heating module to inductively heat the metal plate.
본 발명의 일 측면에 따른 이종 소재 접합 방법은 프로세서가, 금속 판재의 표면에 미세굴곡이 형성되도록 레이저 모듈을 통해 상기 금속 판재의 일면에 펄스 레이저를 조사하는 단계; 상기 프로세서가, 가열 모듈을 통해 상기 금속 판재를 가열하는 단계; 및 상기 프로세서가, 미세굴곡이 형성된 상기 금속 판재의 일면과 플라스틱 판재가 접합하도록 압착 모듈을 통해 상기 가열된 금속 판재와 상기 플라스틱 판재를 압착하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.Dissimilar material bonding method according to an aspect of the present invention comprises the steps of: irradiating, by a processor, a pulse laser to one surface of the metal plate through a laser module to form a micro-bend on the surface of the metal plate; heating, by the processor, the metal plate through a heating module; and compressing, by the processor, the heated metal plate and the plastic plate through a pressing module so that the plastic plate is bonded to one surface of the metal plate on which the micro-bending is formed.
본 발명에 있어 상기 플라스틱 판재는, 열 가소성 수지로 이루어지는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the plastic sheet material is characterized in that it consists of a thermoplastic resin.
본 발명에 있어 상기 압착 모듈은, 상기 금속 판재에 대향하도록 구비되는 제1 압착봉; 상기 플라스틱 판재에 대향하도록 구비되는 제2 압착봉; 및 상기 금속 판재 및 상기 플라스틱 판재가 상호 압착되도록 상기 제1 압착봉 및 상기 제2 압착봉 중 적어도 하나를 이동시키는 구동 장치;를 포함하는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the crimping module includes: a first crimping rod provided to face the metal plate; a second pressing rod provided to face the plastic plate; and a driving device for moving at least one of the first pressing rod and the second pressing rod so that the metal plate and the plastic plate are compressed with each other.
본 발명에 있어 상기 가열 모듈은, 상기 압착 모듈에 포함된 압착봉의 외주면에 구비되는 코일; 및 상기 코일에 전류를 공급하는 전원 장치;을 포함하는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the heating module includes: a coil provided on an outer circumferential surface of the compression rod included in the compression module; and a power supply for supplying current to the coil.
본 발명에 있어 상기 가열하는 단계에서, 상기 프로세서는, 상기 가열 모듈을 통해 상기 금속 판재에 와전류를 발생시켜 상기 금속 판재를 유도 가열하는 것을 특징으로 한다.In the heating step in the present invention, the processor is characterized in that the induction heating of the metal plate by generating an eddy current in the metal plate through the heating module.
본 발명의 일 측면에 따르면 펄스 레이저에 의해 미세굴곡이 형성된 금속 판재의 일면에 플라스틱 판재를 압착하여 금속 판재와 플라스틱 판재를 용이하게 접합할 수 있다.According to an aspect of the present invention, the plastic plate can be easily bonded to the metal plate by pressing the plastic plate on one surface of the metal plate on which the micro-bending is formed by a pulse laser.
본 발명의 다른 측면에 따르면 금속 판재와 플라스틱 판재의 접합 전에 금속 판재를 유도 가열하여 금속 판재와 플라스틱 판재의 접합이 효과적으로 이루어지도록 할 수 있다.According to another aspect of the present invention, by induction heating the metal plate before bonding the metal plate and the plastic plate, it is possible to effectively bond the metal plate and the plastic plate.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이종 소재 접합 장치를 설명하기 위한 블록 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이종 소재 접합 장치를 설명하기 위한 예시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이종 소재 접합 방법을 설명하기 위한 순서도이다.1 is a block diagram illustrating an apparatus for bonding heterogeneous materials according to an embodiment of the present invention.
2 is an exemplary view for explaining a dissimilar material bonding apparatus according to an embodiment of the present invention.
3 is a flowchart illustrating a method for bonding heterogeneous materials according to an embodiment of the present invention.
이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 이종 소재 접합 장치 및 방법을 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.Hereinafter, a dissimilar material bonding apparatus and method according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In this process, the thickness of the lines or the size of the components shown in the drawings may be exaggerated for clarity and convenience of explanation. In addition, the terms to be described later are terms defined in consideration of functions in the present invention, which may vary according to the intention or custom of the user or operator. Therefore, definitions of these terms should be made based on the content throughout this specification.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이종 소재 접합 장치를 설명하기 위한 구성도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이종 소재 접합 장치를 설명하기 위한 예시도이다.Figure 1 is a configuration diagram for explaining a dissimilar material bonding apparatus according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is an exemplary view for explaining a dissimilar material bonding apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 1 및 2를 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이종 소재 접합 장치는 레이저 모듈(100), 가열 모듈(200), 압착 모듈(300), 메모리(400) 및 프로세서(500)를 포함할 수 있다.1 and 2 , the heterogeneous material bonding apparatus according to an embodiment of the present invention includes a
이하에서는 금속 판재(10)와 플라스틱 판재(20)를 접합하는 실시예로 설명하도록 한다. 일 실시예에 따르면, 플라스틱 판재(20)는 열 가소성 수지로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 플라스틱 판재(20)는 폴리염화비닐 수지, 폴리스티렌 수지, 폴리에틸렌 수지, 폴리프로필렌 수지, 아크릴 수지 및 나일론 중 하나로 이루어질 수 있다. 다만, 전술한 실시예에 한정되는 것은 아니며, 다양한 열 가소성 수지가 플라스틱 판재(20)의 소재로 이용될 수 있다.Hereinafter, an embodiment of bonding the
레이저 모듈(100)은 펄스 레이저를 조사할 수 있다. 레이저 모듈(100)은 후술하는 프로세서(500)의 제어에 따라 금속 판재(10)의 일면에 미세굴곡이 형성되도록 금속 판재(10)의 일면에 펄스 레이저를 조사할 수 있다. 예를 들어, 레이저 모듈(100)을 통해 조사된 펄스 레이저는 파장이 1060nm이고, 주파수가 800Hz이고, 펄스 기간이 0.3~50ms이고, 최대 펄스 에너지가 90J이고, 최대 출력이 10kW일 수 있다. 다만, 전술한 실시예에 한정되는 것은 아니며, 레이저 모듈(100)을 통해 조사되는 펄스 레이저의 출력 사양은 필요에 따라 변경될 수 있다.The
가열 모듈(200)은 금속 판재(10)를 가열할 수 있다. 가열 모듈(200)은 프로세서(500)의 제어에 따라 금속 판재(10)와 플라스틱 판재(20) 간의 접합이 용이하게 이루어지도록 금속 판재(10)를 가열할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 가열 모듈(200)은 코일(210) 및 전원 장치(220)를 포함할 수 있다. 도 2c를 참고하면, 코일(210)은 후술하는 압착 모듈(300)에 포함된 압착봉(310, 320)의 외주면에 구비될 수 있다. 전원 장치(220)는 코일(210)에 교류 전류를 인가할 수 있으며, 코일(210)에 인가된 교류 전류에 의해 코일(210)에서 자기장이 발생할 수 있다. 코일(210)에서 발생한 자기장에 의해 금속 판재(10)에 와전류가 발생할 수 있으며, 금속 판재(10)에서 발생한 와전류에 의해 줄열(Joule's Heat)이 발생하고, 발생한 줄열에 의해 금속 판재(10)가 가열될 수 있다. 즉, 가열 모듈(200)은 코일(210)에 전류가 흐를 때 발생하는 자기장을 이용하여 금속 판재(10)에 와전류를 발생시킴으로써 금속 판재(10)를 유도 가열할 수 있다.The
압착 모듈(300)은 금속 판재(10) 및 플라스틱 판재(20)를 상호 압착할 수 있다. 압착 모듈(300)은 프로세서(500)의 제어에 따라 금속 판재(10) 및 플라스틱 판재(20)를 상호 압착할 수 있다.The
일 실시예에 따르면, 압착 모듈(300)은 지그(미도시), 제1 압착봉(310), 제2 압착봉(320) 및 구동 장치(330)를 포함할 수 있다. 지그는 금속 판재(10) 및 플라스틱 판재(20)의 위치를 고정시키기 위한 장치일 수 있다. 지그를 통해 제1 압착봉(310) 및 제2 압착봉(320) 사이에 금속 판재(10) 및 플라스틱 판재(20)를 위치시킬 수 있다. 제1 압착봉(310)은 금속 판재(10)에 대향하도록 구비될 수 있다. 제2 압착봉(320)은 플라스틱 판재(20)에 대향하도록 구비될 수 있다. 제1 및 제2 압착봉(310, 320)은 부도체일 수 있다. 구동 장치(330)는 금속 판재(10) 및 플라스틱 판재(20)가 상호 압착되도록 제1 압착봉(310) 및 제2 압착봉(320)을 이동시킬 수 있다. 즉, 구동 장치(330)는 제1 압착봉(310)및 제2 압착봉(320) 간의 간격이 좁아지도록 제1 압착봉(310)및 제2 압착봉(320)을 이동시키거나, 제1 압착봉(310) 및 제2 압착봉(320) 간의 간격이 넓어지도록 제1 압착봉(310) 및 제2 압착봉(320)을 이동시킬 수 있다.According to an embodiment, the
메모리(400)에는 프로세서(500)가 금속 판재(10)와 플라스틱 판재(20)를 접합하는 과정에서 필요한 각종 데이터가 미리 저장되어 있을 수 있다. 또한, 메모리(400)에는 프로세서(500)를 통해 금속 판재(10)와 플라스틱 판재(20)를 접합하는 과정에서 산출되는 각종 데이터가 저장될 수 있다.In the
프로세서(500)는 금속 판재(10)의 표면에 미세굴곡이 형성되도록 레이저 모듈(100)을 통해 금속 판재(10)의 일면에 펄스 레이저를 조사하고, 가열 모듈(200)을 통해 금속 판재(10)를 가열하고, 미세굴곡이 형성된 금속 판재(10)의 일면과 플라스틱 판재(20)가 접합하도록 압착 모듈(300)을 통해 가열된 금속 판재(10)와 플라스틱 판재(20)를 압착할 수 있다.The
이하에서는 프로세서(500)가 금속 판재(10)와 플라스틱 판재(20)를 접합하는 과정을 자세히 살펴보도록 한다.Hereinafter, a process in which the
먼저, 프로세서(500)는 금속 판재(10)의 표면에 미세굴곡이 형성되도록 레이저 모듈(100)을 통해 금속 판재(10)의 일면에 펄스 레이저를 조사할 수 있다. 즉, 프로세서(500)는 금속 판재(10)의 표면의 거칠기(Roughness)가 증가하도록 레이저 모듈(100)을 통해 금속 판재(10)의 일면에 펄스 레이저를 조사할 수 있다. 프로세서(500)는 기 설정된 형상의 미세굴곡이 금속 판재(10)의 표면에 형성되도록 레이저 모듈(100)을 통해 펄스 레이저를 조사할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 미세굴곡은 파봉이 한쪽으로 기울어진 비대칭 파동 형태일 수 있다. 예를 들어, 프로세서(500)는 레이저 모듈(100)을 통해 도 2a와 같이 금속 판재(10)의 일면에 펄스 레이저를 조사하여 도 2b와 같이 금속 판재(10)의 일면에 미세굴곡이 형성되도록 할 수 있다.First, the
이때, 프로세서(500)는 금속 판재(10)의 재질을 식별하고, 금속 판재(10)의 재질에 따른 펄스 레이저의 출력 사양이 저장된 메모리(400)를 참고하여, 식별된 금속 판재(10)의 재질에 대응하는 펄스 레이저의 출력 사양을 검출하고, 검출된 출력 사양에 따라 펄스 레이저의 출력을 제어할 수 있다. At this time, the
금속 판재(10)의 재질에 따라 미세굴곡을 형성하기 위해 요구되는 펄스 레이저의 출력 사양이 상이하므로, 금속 판재(10)의 재질에 따라 펄스 레이저의 출력 사양을 변경할 필요가 있다. 본 발명은 금속 판재(10)의 재질을 식별하고, 식별된 금속 판재(10)의 재질에 따라 자동으로 펄스 레이저의 출력 사양을 변경시킴으로써 사용자의 편의성을 향상시킬 수 있다. 금속 판재(10)의 재질에 대응하는 펄스 레이저의 출력 사양은 미리 실험 또는 시뮬레이션을 통해 산출되어 메모리(400)에 저장되어 있을 수 있다. 한편, 프로세서(500)는 외부로부터 접합에 이용되는 금속 판재(10)의 재질을 입력받음으로써 금속 판재(10)의 재질을 식별할 수 있다.Since the output specification of the pulse laser required to form the micro-bend is different depending on the material of the
이어서, 프로세서(500)는 가열 모듈(200)을 통해 금속 판재(10)를 가열할 수 있다. 프로세서(500)는 전원 장치(220)를 통해 코일(210)에 전류를 인가하여 금속 판재(10)에 와전류를 발생시킴으로써 금속 판재(10)를 유도 가열할 수 있다.Subsequently, the
이때, 프로세서(500)는 플라스틱 판재(20)의 재질을 식별하고, 플라스틱 판재(20)의 재질에 따른 가열 모듈(200)의 제어량이 저장된 메모리(400)를 참고하여, 식별된 플라스틱 판재(20)의 대응하는 가열 모듈(200)의 제어량을 검출하고, 검출된 제어량에 따라 가열 모듈(200)을 제어할 수 있다.At this time, the
플라스틱 판재(20)의 재질에 따라 용융점이 상이하므로, 플라스틱 판재(20)의 재질에 따라 가열 모듈(200)의 제어량을 변경할 필요가 있다. 본 발명은 플라스틱 판재(20)의 재질을 식별하고, 식별된 플라스틱 판재(20)의 재질에 따라 자동으로 가열 모듈(200)의 제어량을 변경시킴으로써 사용자의 편의성을 향상시킬 수 있다. 플라스틱 판재(20)의 재질에 대응하는 가열 모듈(200)의 제어량은 미리 실험 또는 시뮬레이션을 통해 산출되어 메모리(400)에 저장되어 있을 수 있다. 한편, 프로세서(500)는 외부로부터 접합에 이용되는 플라스틱 판재(20)의 재질을 입력받음으로써 플라스틱 판재(20)의 재질을 식별할 수 있다.Since the melting point is different depending on the material of the
이어서, 프로세서(500)는 미세굴곡이 형성된 금속 판재(10)의 일면과 플라스틱 판재(20)가 접합하도록 압착 모듈(300)을 통해 가열된 금속 판재(10)와 플라스틱 판재(20)를 압착할 수 있다. 프로세서(500)는 구동 장치(330)를 통해 제1 및 제2 압착봉(310, 320)을 서로 가까워지는 방향으로 이동시켜 제1 및 제2 압착봉(310, 320) 사이에 구비된 플라스틱 판재(20) 및 금속 판재(10)를 압착할 수 있다. 이때, 금속 판재(10)는 가열된 상태이므로, 금속 판재(10)와 접촉하는 플라스틱 판재(20)의 일면에서 용융이 발생할 수 있고, 용융된 플라스틱으로 금속 판재(10)의 일면에 형성된 미세굴곡에 의해 발생한 빈 공간이 채워질 수 있다. 도 2d에 도시된 바와 같이, 금속 판재(10)의 미세굴곡에 의해 발생한 빈 공간이 용융된 플라스틱으로 채워질 수 있다.Subsequently, the
한편, 도 2c에 도시된 바와 같이, 본 발명은 압착봉(310, 320)의 외주면에 코일(210)을 구비시킴으로써 가열 과정과 압착 과정 사이에 발생하는 시간 간격을 최소화시킬 수 있으며, 이에 따라 에너지 및 공정 시간 측면에서 작업 효율을 향상시킬 수 있다.On the other hand, as shown in Figure 2c, the present invention can minimize the time interval occurring between the heating process and the compression process by providing the
이후, 시간이 흐름에 따라 용융된 플라스틱이 응고될 수 있으며, 이에 따라 금속 판재(10)와 플라스틱 판재(20) 간의 접합이 완료될 수 있다. 플라스틱이 응고되는 시간을 단축시키기 위한 별도의 냉각 모듈(미도시)이 본 발명에 포함될 수도 있다.Thereafter, the molten plastic may be solidified as time passes, and thus bonding between the
전술한 바와 같이, 본 발명은 펄스 레이저에 의해 미세굴곡이 형성된 금속 판재의 일면에 플라스틱 판재를 압착하여 금속 판재와 플라스틱 판재를 용이하게 접합할 수 있다. 또한, 본 발명은 금속 판재와 플라스틱 판재의 접합 전에 금속 판재를 유도 가열하여 금속 판재와 플라스틱 판재의 접합이 효과적으로 이루어지도록 할 수 있다.As described above, the present invention can easily bond the metal plate and the plastic plate by pressing the plastic plate on one surface of the metal plate on which the micro-bend is formed by the pulse laser. In addition, according to the present invention, the metal plate material and the plastic plate material can be effectively bonded to each other by induction heating the metal plate material before bonding the plastic plate material to the metal plate material.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이종 소재 접합 방법을 설명하기 위한 순서도이다.3 is a flowchart illustrating a method for bonding heterogeneous materials according to an embodiment of the present invention.
이하에서는 도 3을 참고하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 이종 소재 접합 방법을 설명하도록 한다.Hereinafter, a method of bonding dissimilar materials according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 3 .
먼저, 프로세서(500)는 금속 판재(10)의 표면에 미세굴곡이 형성되도록 레이저 모듈(100)을 통해 금속 판재(10)의 일면에 펄스 레이저를 조사할 수 있다.(S100 단계)First, the
이어서, 프로세서(500)는 가열 모듈(200)을 통해 금속 판재(10)를 가열할 수 있다.(S200 단계)Subsequently, the
일 실시예에 따르면, 프로세서(500)는 가열 모듈(200)을 통해 금속 판재(10)에 와전류를 발생시켜 금속 판재(10)를 유도 가열할 수 있다.According to an embodiment, the
이어서, 프로세서(500)는 미세굴곡이 형성된 금속 판재(10)의 일면과 플라스틱 판재(20)가 접합하도록 압착 모듈(300)을 통해 가열된 금속 판재(10)와 플라스틱 판재(20)를 압착할 수 있다.(S300 단계)Subsequently, the
이어서, 프로세서(500)는 금속 판재(10)와 플라스틱 판재(20)를 냉각시켜 접합을 완료시킬 수 있다.(S400 단계)Subsequently, the
상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 이종 소재 접합 장치 및 방법은 펄스 레이저에 의해 미세굴곡이 형성된 금속 판재의 일면에 플라스틱 판재를 압착하여 금속 판재와 플라스틱 판재를 용이하게 접합할 수 있다. 또한, 본 발명은 금속 판재와 플라스틱 판재의 접합 전에 금속 판재를 유도 가열하여 금속 판재와 플라스틱 판재의 접합이 효과적으로 이루어지도록 할 수 있다.As described above, the dissimilar material bonding apparatus and method according to an embodiment of the present invention can easily bond the metal plate and the plastic plate by pressing the plastic plate on one surface of the metal plate on which the micro-curvature is formed by a pulse laser. . In addition, according to the present invention, the metal plate material and the plastic plate material can be effectively bonded to each other by induction heating the metal plate material before bonding the plastic plate material to the metal plate material.
본 명세서에서 설명된 구현은, 예컨대, 방법 또는 프로세스, 장치, 소프트웨어 프로그램, 데이터 스트림 또는 신호로 구현될 수 있다. 단일 형태의 구현의 맥락에서만 논의(예컨대, 방법으로서만 논의)되었더라도, 논의된 특징의 구현은 또한 다른 형태(예컨대, 장치 또는 프로그램)로도 구현될 수 있다. 장치는 적절한 하드웨어, 소프트웨어 및 펌웨어 등으로 구현될 수 있다. 방법은, 예컨대, 컴퓨터, 마이크로프로세서, 집적 회로 또는 프로그래밍가능한 로직 디바이스 등을 포함하는 프로세싱 디바이스를 일반적으로 지칭하는 프로세서 등과 같은 장치에서 구현될 수 있다. 프로세서는 또한 최종-사용자 사이에 정보의 통신을 용이하게 하는 컴퓨터, 셀 폰, 휴대용/개인용 정보 단말기(personal digital assistant: "PDA") 및 다른 디바이스 등과 같은 통신 디바이스를 포함한다.Implementations described herein may be implemented in, for example, a method or process, an apparatus, a software program, a data stream, or a signal. Although discussed only in the context of a single form of implementation (eg, discussed only as a method), implementations of the discussed features may also be implemented in other forms (eg, as an apparatus or program). The apparatus may be implemented in suitable hardware, software and firmware, and the like. A method may be implemented in an apparatus such as, for example, a processor, which generally refers to a processing device, including a computer, microprocessor, integrated circuit or programmable logic device, or the like. Processors also include communication devices such as computers, cell phones, portable/personal digital assistants (“PDAs”) and other devices that facilitate communication of information between end-users.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 기술이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 정해져야 할 것이다.Although the present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, this is merely exemplary and those of ordinary skill in the art to which the art pertains are aware that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. will understand Accordingly, the true technical protection scope of the present invention should be defined by the following claims.
10: 금속 판재
20: 플라스틱 판재
100: 레이저 모듈
200: 가열 모듈
210: 코일
220: 전원 장치
300: 압착 모듈
310: 제1 압착봉
320: 제2 압착봉
330: 구동 장치
400: 메모리
500: 프로세서10: metal plate
20: plastic plate
100: laser module
200: heating module
210: coil
220: power supply
300: crimp module
310: first pressing rod
320: second pressing rod
330: drive device
400: memory
500: processor
Claims (10)
상기 금속 판재를 가열하는 가열 모듈;
상기 금속 판재 및 플라스틱 판재를 상호 압착하는 압착 모듈; 및
상기 레이저 모듈, 상기 가열 모듈 및 상기 압착 모듈과 연결된 프로세서;를 포함하고,
상기 프로세서는, 상기 금속 판재의 표면에 미세굴곡이 형성되도록 상기 레이저 모듈을 통해 상기 금속 판재의 일면에 펄스 레이저를 조사하고, 상기 가열 모듈을 통해 상기 금속 판재를 가열하고, 미세굴곡이 형성된 상기 금속 판재의 일면과 상기 플라스틱 판재가 접합하도록 상기 압착 모듈을 통해 상기 가열된 금속 판재와 상기 플라스틱 판재를 압착하고,
상기 플라스틱 판재는, 열 가소성 수지로 이루어지고,
상기 플라스틱 판재는, 폴리염화비닐 수지, 폴리스티렌 수지, 폴리에틸렌 수지, 폴리프로필렌 수지, 아크릴 수지 및 나일론 중 하나이고,
상기 압착 모듈은,
상기 금속 판재에 대향하도록 구비되는 제1 압착봉;
상기 플라스틱 판재에 대향하도록 구비되는 제2 압착봉; 및
상기 금속 판재 및 상기 플라스틱 판재가 상호 압착되도록 상기 제1 압착봉 및 상기 제2 압착봉 중 적어도 하나를 이동시키는 구동 장치;를 포함하고,
상기 가열 모듈은,
상기 압착 모듈에 포함된 제1 압착봉 및 제2 압착봉의 외주면에 각각 구비되는 코일; 및
상기 코일에 전류를 공급하는 전원 장치;를 포함하고,
상기 가열하는 동작의 적어도 일부로서, 상기 프로세서는,
상기 가열 모듈을 통해 상기 금속 판재에 와전류를 발생시켜 상기 금속 판재를 유도 가열하고,
금속 판재의 재질에 따른 펄스 레이저의 출력 사양, 및 플라스틱 판재의 재질에 따른 상기 가열 모듈의 제어량이 저장된 메모리;를 더 포함하고,
상기 프로세서는, 상기 금속 판재의 재질을 식별하고, 상기 메모리를 참고하여 상기 식별된 금속 판재의 재질에 대응하는 펄스 레이저의 출력 사양을 검출하고, 상기 검출된 출력 사양에 따라 상기 레이저 모듈을 통해 조사되는 펄스 레이저의 출력을 제어하고,
상기 프로세서는, 상기 플라스틱 판재의 재질을 식별하고, 상기 메모리를 참고하여 상기 식별된 플라스틱 판재의 재질에 대응하는 상기 가열 모듈의 제어량을 검출하고, 상기 검출된 제어량에 따라 상기 가열 모듈을 제어하고,
상기 프로세서는, 기 설정된 형상의 미세굴곡이 상기 금속 판재의 표면에 형성되도록 상기 레이저 모듈을 통해 펄스 레이저를 조사하되, 상기 기 설정된 형상은 파봉이 한쪽으로 기울어진 비대칭 파동 형태이고,
상기 레이저 모듈을 통해 조사되는 펄스 레이저의 기본 값은, 파장이 1060nm이고, 주파수가 800Hz이고, 펄스 기간이 0.3 내지 50ms이고, 최대 펄스 에너지가 90J이고, 최대 출력이 10kW인 것을 특징으로 하는 이종 소재 접합 장치.
A laser module irradiating a pulse laser to a metal plate;
a heating module for heating the metal plate;
a compression module for mutually pressing the metal plate and the plastic plate; and
The laser module, the heating module and the processor connected to the compression module; includes,
The processor irradiates a pulse laser to one surface of the metal plate through the laser module so that a micro-bend is formed on the surface of the metal plate, heats the metal plate through the heating module, and the metal on which the micro-bend is formed Compressing the heated metal plate and the plastic plate through the pressing module so that one surface of the plate and the plastic plate are joined,
The plastic plate is made of a thermoplastic resin,
The plastic plate is one of polyvinyl chloride resin, polystyrene resin, polyethylene resin, polypropylene resin, acrylic resin and nylon,
The compression module,
a first pressing rod provided to face the metal plate;
a second pressing rod provided to face the plastic plate; and
a driving device for moving at least one of the first pressing rod and the second pressing rod so that the metal plate and the plastic plate are compressed with each other;
The heating module,
coils respectively provided on outer peripheral surfaces of the first and second compression rods included in the compression module; and
Including; power supply for supplying current to the coil;
As at least part of the heating operation, the processor comprises:
Induction heating the metal plate by generating an eddy current in the metal plate through the heating module,
Further comprising; the output specification of the pulse laser according to the material of the metal plate, and the control amount of the heating module according to the material of the plastic plate is stored;
The processor identifies the material of the metal sheet, detects an output specification of a pulse laser corresponding to the identified material of the metal sheet with reference to the memory, and irradiates through the laser module according to the detected output specification control the output of the pulsed laser,
The processor identifies the material of the plastic sheet, detects the control amount of the heating module corresponding to the identified material of the plastic sheet with reference to the memory, and controls the heating module according to the detected control amount,
The processor irradiates a pulse laser through the laser module so that micro-bending of a preset shape is formed on the surface of the metal plate, wherein the preset shape is an asymmetric wave form in which the wave rod is inclined to one side,
The basic value of the pulse laser irradiated through the laser module is a different material, characterized in that the wavelength is 1060 nm, the frequency is 800 Hz, the pulse period is 0.3 to 50 ms, the maximum pulse energy is 90J, and the maximum output is 10 kW bonding device.
상기 프로세서가, 가열 모듈을 통해 상기 금속 판재를 가열하는 단계; 및
상기 프로세서가, 미세굴곡이 형성된 상기 금속 판재의 일면과 플라스틱 판재가 접합하도록 압착 모듈을 통해 상기 가열된 금속 판재와 상기 플라스틱 판재를 압착하는 단계;를 포함하고,
상기 플라스틱 판재는, 열 가소성 수지로 이루어지고,
상기 플라스틱 판재는, 폴리염화비닐 수지, 폴리스티렌 수지, 폴리에틸렌 수지, 폴리프로필렌 수지, 아크릴 수지 및 나일론 중 하나이고,
상기 압착 모듈은,
상기 금속 판재에 대향하도록 구비되는 제1 압착봉;
상기 플라스틱 판재에 대향하도록 구비되는 제2 압착봉; 및
상기 금속 판재 및 상기 플라스틱 판재가 상호 압착되도록 상기 제1 압착봉 및 상기 제2 압착봉 중 적어도 하나를 이동시키는 구동 장치;를 포함하고,
상기 가열 모듈은,
상기 압착 모듈에 포함된 제1 압착봉 및 제2 압착봉의 외주면에 각각 구비되는 코일; 및
상기 코일에 전류를 공급하는 전원 장치;를 포함하고,
상기 가열하는 단계에서, 상기 프로세서는,
상기 가열 모듈을 통해 상기 금속 판재에 와전류를 발생시켜 상기 금속 판재를 유도 가열하고,
상기 조사하는 단계는,
상기 프로세서가, 상기 금속 판재의 재질을 식별하는 단계;
상기 프로세서가, 금속 판재의 재질에 따른 펄스 레이저의 출력 사양이 저장된 메모리를 참고하여, 상기 식별된 금속 판재의 재질에 대응하는 펄스 레이저의 출력 사양을 검출하는 단계; 및
상기 프로세서가, 상기 검출된 출력 사양에 따라 상기 레이저 모듈을 통해 조사되는 펄스 레이저의 출력을 제어하는 단계;를 포함하고,
상기 가열하는 단계는,
상기 프로세서가, 상기 플라스틱 판재의 재질을 식별하는 단계;
상기 프로세서가, 플라스틱 판재의 재질에 따른 상기 가열 모듈의 제어량이 저장된 메모리를 참고하여, 상기 식별된 플라스틱 판재의 재질에 대응하는 상기 가열 모듈의 제어량을 검출하는 단계; 및
상기 프로세서가, 상기 검출된 제어량에 따라 상기 가열 모듈을 제어하는 단계;를 포함하고,
상기 조사하는 단계에서, 상기 프로세서는,
기 설정된 형상의 미세굴곡이 상기 금속 판재의 표면에 형성되도록 상기 레이저 모듈을 통해 펄스 레이저를 조사하되, 상기 기 설정된 형상은 파봉이 한쪽으로 기울어진 비대칭 파동 형태이고,
상기 레이저 모듈을 통해 조사되는 펄스 레이저의 기본 값은, 파장이 1060nm이고, 주파수가 800Hz이고, 펄스 기간이 0.3 내지 50ms이고, 최대 펄스 에너지가 90J이고, 최대 출력이 10kW인 것을 특징으로 하는 이종 소재 접합 방법.irradiating, by the processor, a pulse laser to one surface of the metal plate through a laser module to form a micro-bend on the surface of the metal plate;
heating, by the processor, the metal plate through a heating module; and
The process includes, by the processor, pressing the heated metal plate and the plastic plate through a pressing module so that the plastic plate is bonded to one surface of the metal plate on which the micro-curvature is formed.
The plastic plate is made of a thermoplastic resin,
The plastic plate is one of polyvinyl chloride resin, polystyrene resin, polyethylene resin, polypropylene resin, acrylic resin and nylon,
The compression module,
a first pressing rod provided to face the metal plate;
a second pressing rod provided to face the plastic plate; and
a driving device for moving at least one of the first pressing rod and the second pressing rod so that the metal plate and the plastic plate are compressed with each other;
The heating module,
coils respectively provided on outer peripheral surfaces of the first and second compression rods included in the compression module; and
Including; power supply for supplying current to the coil;
In the heating step, the processor,
Induction heating the metal plate by generating an eddy current in the metal plate through the heating module,
The investigation step is
identifying, by the processor, a material of the metal plate;
detecting, by the processor, an output specification of a pulse laser corresponding to the identified material of the metal plate by referring to a memory in which output specifications of the pulse laser according to the material of the metal plate are stored; and
Controlling, by the processor, the output of the pulse laser irradiated through the laser module according to the detected output specification;
The heating step is
identifying, by the processor, a material of the plastic plate;
detecting, by the processor, a control amount of the heating module corresponding to the identified material of the plastic plate with reference to a memory in which the control amount of the heating module according to the material of the plastic plate is stored; and
Including, by the processor, controlling the heating module according to the detected control amount;
In the step of investigating, the processor,
A pulse laser is irradiated through the laser module so that micro-bending of a preset shape is formed on the surface of the metal plate, wherein the preset shape is an asymmetric wave form in which the wave rod is inclined to one side,
The basic value of the pulse laser irradiated through the laser module is a different material, characterized in that the wavelength is 1060 nm, the frequency is 800 Hz, the pulse period is 0.3 to 50 ms, the maximum pulse energy is 90J, and the maximum output is 10 kW bonding method.
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KR1020210068573A KR102305651B1 (en) | 2021-05-27 | 2021-05-27 | Apparatus and method for joining different materials |
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Citations (3)
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JP2015063090A (en) * | 2013-09-25 | 2015-04-09 | トヨタ自動車株式会社 | Metal resin joining method |
JP2017080796A (en) * | 2015-10-30 | 2017-05-18 | 株式会社レーザーシステム | Manufacturing method of processing resin substrate, and laser processing device |
WO2020184440A1 (en) * | 2019-03-08 | 2020-09-17 | 睦月電機株式会社 | Production method for metal/resin joined body |
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- 2021-05-27 KR KR1020210068573A patent/KR102305651B1/en active IP Right Grant
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